مجله ژئوفیزیک ایران

مجله ژئوفیزیک ایران

بررسی تنش و زمین‌لرزه القایی ناشی از مخزن سد رودبار لرستان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی‌

نویسندگان
حمیدرضا شریفی 1
زهره سادات ریاضی راد 2
1 دانشجوی دکترا، گروه مهندسی نفت، مواد و معدن، واحد تهران مرکزی، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2 دانشیار گروه زمین شناسی، واحد چالوس، دانشگاه آزاد اسلامی، چالوس، ایران
10.30499/ijg.2025.527213.1704
چکیده
ساختن سد در یک منطقه  باعث وارد شدن تنش به محیط اطراف و رخداد زمین‌لرزه‌های القایی می‌گردد. این مطالعه در محدوده سد رودبار لرستان بخشی از ایالت لرزه‌زمین‌ساخت زاگرس انجام شده است، که رخداد زمین‌لرزه‌ها با بزرگی‌های متفاوت از ویژگی‌های این ایالت لرزه‌زمین‌ساختی می‌باشد. با در نظر گرفتن بارگذاری چرخه‌ای در محدوه سد و جهت‌گیری آن، مکان و عمق گسل‌ها را می‌توان نسبت به مخزن سد، مدل‌سازی کرد. زمین‌لرزه‌های القایی مخزن که در نتیجه یک شکست برشی در امتداد یک صفحه گسلی می‌باشند، در این مطالعه مورد بررسی قرار گرفت. با فرض این‌که رویدادها از قانون توزیع گوتنبرگ-ریشتر تبعیت می‌کنند، چگونگی توزیع تنش ناشی از وزن دریاچه رودبار روی نزدیک‌ترین گسل‌های سد رودبار لرستان مدل‌سازی گردید. محل مخزن سد توسط 10 گسل محصور شده است که  فعال‌ترین گسل‌ها در نزدیک‌ترین منطقه به ساختگاه سد، گسل F1 دربالا دست و گسل F10 در پایین دست، مورد بررسی قرار گرفت. متغیرهای مختلف تنش ناشی از مخزن سد در مقاطع مختلف و مقادیر تغییرات تنش در فاصله‌ها و اعماق مختلف محاسبه گردید. نتایج ناشی از مدل‌سازی انجام شده نشان می‌دهد که تنش‌ها در غرب منطقه مورد مطالعه به خصوص در محدوده گسل لهبری بعد از آبگیری سد بیشتر شده است. روند زمینلرزه‌های القائی سد رودبار لرستان، جهت شمال غرب-جنوب شرق را نشان می‌دهد.
کلیدواژه‌ها
تنش القایی، سد رودبار ، فشار آب منفذی، زمین‌لرزه القایی، معیار کلمب

موضوعات

عنوان مقاله English

Investigation of stress and induced earthquakes by the Rudbar dam in Lorestan

نویسندگان English

Hamid Reza Sharifi 1
Zohreh Sadat Riazi Rad 2
1 Ph.D. Student, Department of Petroleum, Material and Mining Engineering, CT.C., Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Associate Professor, Department of Geology, Chalus Branch, Islamic Azad University, Chalus, Iran
چکیده English

The reservoir can cause the leakage of regional faults and the occurrence of induced earthquakes. This study was conducted in the Rudbar Dam of the west of Iran, part of the Zagros seismic zone. where the occurrence of earthquakes with different magnitudes is a characteristic of this seismic state. By considering cyclic loading and orientation, the location and depth of faults can be modeled relative to the reservoir. Reservoir-induced earthquakes occur as a result of a shear failure along a fault plane. In this study, it is assumed that the events follow the Gutenberg-Richter distribution law. With this assumption, the distribution of stress due to the weight of Lake Rudbar on the nearest faults of the Rudbar Dam in Lorestan was modeled. Different stress variables due to the dam reservoir at different sections and the values ​​of stress changes at different distances and depths were calculated. The reservoir site is bounded by two active faults upstream of F1 and downstream of F10. Earthquakes after the impoundment of the Rudbar Dam, show a 70% increase. The dam impoundment was carried out an early 2017, and until the largest earthquake recorded, exceeding 5 on a local scale in December 2019, two periods of loading or lowering of the reservoir water level have occurred in the dam. This event has caused an increase in earthquakes at the dam construction site. After the second period of loading, which was greater than the first period, several earthquakes of ML= 3.5 have occurred. The diffusion of pore water pressure with a coefficient called c is one of the reasons for the activation of the faults in the region. The Rudbar Dam local network in Lorestan recorded 1080 events in the last year of data collection in this study (2024). 117 events were closer than 50 km. At the beginning of the network installation (2015), out of 737 recorded events, 72 events were closer than 50 km. As can be seen, the total number of events shows an increase. Most of these events occurred between Hendijan and Saravand-Beznovid, which indicates that the faults and the western area of ​​the MHC station have been active in the past year and very high microseismic activity is observed in that area. In the southwestern part of the dam, the recorded events are related to the Lehbari fault. However, many events with a magnitude of less than 0.5 on the local wave scale were recorded by the Gotvand-Olia stations, which can be observed as a seismic accumulation near this fault. Also, a seismic activity between the Mapharon and Lehbari faults is visible in this study. Therefore, there is a delay in the occurrence of earthquakes between the impoundment of the dam and the increase in pore pressure. This phenomenon has caused earthquakes to occur at greater depths and distances from the dam. The involvement of a greater length and surface area of the fractures has resulted in a smaller stress difference based on the Columbus rupture criterion.

کلیدواژه‌ها English

Induced stress, Rudbar dam, water pressure, induced earthquake, Coulomb criterion
ابراهیمی، محمدرضا و تاتار، محمد. (1397). مدل‌سازی تنش القایی ناشی از وزن دریاچه گتوند علیا بر روی گسل گلستان. فصلنامه‌علوم‌زمین، ۱۰۷(27)،193-202.
ابراهیمی، محمدرضا و تاتار، محمد. (1391). مقاله توزیع برخالی(فرکتالی) لرزه خیزی القایی در مخزن سد مسجد سلیمان  ، مجله فیزیک زمین و فضا، 38 (2 )، 15-27.
پاسه، حمیدرضا و علیائی، محمد. (1393). ارزیابی مبتنی بر عملکرد رفتار سدهای خاکی تحت بارگذاری زلزله. مجله عمران مدرس، 14(2)، 39-53.
تاتار، محمد،  ابراهیمی، محمدرضا و  یمینی فرد، فرزام. (1390). مقاله لرزه خیزی القایی در مخزن سد مسجد سلیمان (جنوب باختر ایران)، فصلنامه علوم زمین، 80 (20)، 95-102.
حافظی مقدس، ناصر، امیدی، پرویز، جوان دولوئی، غلام و حسینی ، زهرا. (1393). مقاله زلزله های القائی در ساختگاه سدهای کرخه و کارون3. فصلنامه زمین شناسی مهندسی، 7(3-4)، 71-84.
درگاه کمیته بین المللی سدهای بزرگ، بولتن ها (ICOLD) 112، 1400، https://ircold.ir/ /
درگاه ملی پژوهشکده حفاظت و مرمت آثار تاریخی-فرهنگی، 1383 ، https://richt.ir/
درگاه ملی کاتالوگ و مجموعه داده‌های باز و کاربردی سازمان زمین شناسی، نقشه های زمین شناسی، 1403، https://data.gov.ir/dataset/1c3044ae08f08e933718eb069ff812b51a9d2316
درگاه ملی نگاره‌های ماهواره‌ای LANDSAT 7، https://girs.ir/landsat7-striping/
رضاپور، مهدی و پیرس، رابرت. (1386). ارتباط بین ممان لرزه‌ای M0  و بزرگی امواج سطحی  MS .  مجله علوم جمهوری اسلامی ایران، 18(2)،151-157.
زارعی، سعید، مهدیپور، صدیقه و منصوری، سیدرضا. (1400). ارزیابی پویایی لرزه‌زمین‌ساختی در کمربند چین‌خورده و رانده زاگرس به کمک نسبت نرخ گشتاور لرزه‌ای به نرخ گشتاور ژئودتیک. مجله ژئوفیزیک ایران، 15(2)، 167-184.
سازمان هواشناسی کشور،1397. شرکت مدیریت منابع آب ایران، معاونت طرح و توسعه،.https://www.irimo.ir/far
سعیدیان، مهدی، حافظی مقدس، ناصر، رمضانی اومالی، رمضان و حسامی آذر، خالد. (1391).  ارزیابی خطر گسلش، زمینلرزه و لرزه خیزی القایی در محدوده سد شهید رجائی ساری  پایان نامه کارشناسی ارشد دانشکده علوم زمین دانشگاه صنعتی شاهرود.
شاهوردی طرخورانی، لیلا و میرمحمدحسینی، سید مجدالدین. ( 1398).  مقاله ارزیابی و تحلیل تغییرشکل های سد گتوند علیا به هنگام وقوع زلزله . نشریه مهندسی عمران شریف، 350002 (30001).
شب‌خانه، آراز نامی و میرقاسمی، علی اصغر. (1400). تأثیر فشار هیدرودینامیکی مخزن سد ناشی از زلزله در نتایج تحلیل دینامیکی سه بعدی سدهای سنگ ریزه ای با رویه بتنی. نشریه علمی سد و نیروگاه برق آبی، 8(30)، 1-13.
شرکت آب منطقه ای فارس، ،1397. اطلاعات سدهای مخزنی کشور، ir.frrw://http.
شرکت توسعه منابع آب و نیروی ایران، 1392.  https://www.iwpco.ir/
صحرائی، حمیده، علوی، سید احمد و احتشامی معین آبادی، محسن. ( 1399). ارزیابی لرزه‌خیزی القایی در سد سلمان فارسی (قیر) ایران. مجله فیزیک زمین و فضا، 46(3)، 409-426.
علی‌پور، رضا، پورکرمانی، محسن و زارع، مهدی. (1390). تکتونیک فعال مرتبط با گسل جوان اصلی زاگرس در محدوده سد رودبار لرستان. نشریه علوم دانشگاه تربیت معلم، 9(2)، 417-436.
محمدنیا، ستوده، عباسی، محمدرضا، جوان دولوئی، غلام و ازقندی، محسن. (1396). سازوکار گسله پیشانی کوهستان (MFF)زاگرس در طول جغرافیایی 46 تا 5/48 درجه شرقی. مجله ژئوفیزیک ایران، 11(4)، 93 – 106.
منابع آب ایران، معاونت طرح و توسعه، 1400. . http://daminfo.wrm.ir
ملک‌زاده، زمان و رکنی، زینب. (1400). زمین لرزه القایی بعد از آبگیری سد البرز: دلالت هایی بر زمین ساخت فعال شمال البرز.  فیزیک زمین و فضا، 3(3)، 433 -451.
Alavi, M. (1994) Tectonics of the zagros orogenic belt of iran: new data and interpretations Author links open overlay panel. Tectonophysics, 229(3–4), 211-238.
Ambraseys, N. N. and Melville, C. P. (1982) A history of Persian Earthquakes, Cambridge Earth Science Series, Cambridge University Press, London.
Bell, M. Lee., and Nur, A. (1978). Strength changes due to reservoir-induced pore pressure and stresses and application to
 
     Lake Oroville, Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 83(B9), 4469-4483.
Berberian, M. (1976). Generalized Fault Map of Iran. Geological Survey of Iran.
Berberian, M. (1983) Structural Evolution of the Iranian Plateau; Contribution to the Seismotectonics of Iran, Part IV: Continental Deformation in the Iranian Plateau. Geological Survey of Iran, Report 52, 19-68.
Berberian, M. (2014). Earthquakes and coseismic surface faulting on the Iranian Plateau a historical, social and physical approach. Elsevier, Oxford.
Berberian, M. and King, G. (1981) Towards a Paleogeography and Tectonic Evolution of Iran. Canadian Journal of Earth Sciences, 18, 210-265.
Braja M. Das. (2019). Book Advanced Soil Mechanics DOI:10.1201/9781351215183 ISBN: 9781351215183
Carder, D. S. (1970). Reservoir loading and local earthquakes in engineering seismology the works of man. In: W.M. Adams (Editor) Engineering Geology Case Histories. Geological Society of America, Denver, Colo, (8) 51-61.
Carey-Gailhardis, E., and Mercier, J. L. (1992). Regional state of stress, fault kinematics and adjustments of blocks in a fractured body of rocks: application to the micro seismicity of the Rhine graben: Journal of Structural Geology, 14(8/9), 1007–1017.
Carey-Gailhardis, E., and Mercier, J. L. (1987) A numerical method for determining the state of stress using focal mechanisms of earthquake populations, Application to Tibetan teleseismics and microseismicity of southern Peru: Earth Planetary Science Letter, 82, 165-179.
Chatelain, J.L., Roecker, S.W., and Hatzfeld, D.1(980) Microearthquake seismicity and fault-plane solutions in the Hindu Kush region and their tectonic interpretation. Geophysical Research Atmospheres 85(B3),1365-1387.
Chander, R. and Kalpna, L. (2000) On categorising induced and natural tectonic earthquakes near new reservoirs. Eng. Geol. 46, 81–92.
Chen, L. and Talwani, P. (2001). Mechanism of Initial Seismicity following Impoundment of the Monticello Reservoir, South Carolina. Bull. Seismol. Soc. Am., 91, 1582–1594.
Demets, C., Gordon G, R., Donald F, A., and Stein, S. (1990). Current Plate Motions, Geophysical Journal International, 101(2), 425 – 478.
Ghassemi, M.R. (2016). Surface ruptures of the Iranian earthquakes 1900–2014: Insights for earthquake fault rupture hazards and empirical relationships. Earth-Science Reviews, 156, 1-13.
Grasso, J. R. and Sornette, D. (1998) Testing self-organized criticality by induced seismicity. J. Geophys. Res. 103, 29965-29987.
Gupta, H. K. (2002). A review of recent studies of triggered earthquakes by artificial water reservoirs with special emphasis on earthquake in Koyna. India. Earth-Sci. Reviews, 58, 279-310.
Gupta, H. K. (2005). Artifical water reservoir-triggered earthquakes with special emphasis at Koyna. Curr. Sci. 88(10), 1628-1631.
Guan, Y. Li, Y. Yan A. (2005). study on the tectonic stress variation caused by Xinfengjiang MS 6.1 reservoir induced earthquake occurred on March 19, 1962 South China. Journal of Seismology 25 (3), 83-86.
Hussain, A.I.H., and Ibraheem, I.I. (2021). Evaluation of Suitability of Red Clay from Selected Areas of Gercus Formation, Sulaimaniyah, North Iraq, for the Construction of Embankment Dams, Iraqi Journal of Science, 62(9) 3417-3427.
Improta, S. Bagh, P. De Gori, L. Valoroso, M. Pastori, D. Piccinini, C. Chiarabba, M. Anselmi, M. Buttinelli. (2017). Reservoir structure and wastewater-induced seismicity at the Val d’Agri oilfield (Italy) shown by three-dimensional Vp and Vp/Vs local earthquake tomography Journal of Geophysics Research Solid Earth, 122 (11) 9050-9082.
Jackson, J. and McKenzie, D. (1984). Active Tectonics of the Alpine-Himalayan Belt between Western Turkey and Pakistan. Geophysical Journal International, 77, 185- 264.
Jaeger, J. C. and Cook, N. G. (1969) Fundamentals of Rock Mechanics. 515, CRC, Boca Raton, Fla.
Kanamori, H., 1977, Aseismic and Seismic slip along subduction zones and their tectonic implications Island Arcs, Deep Sea Terench and Back Arc Basins,163-174.
Karimnejad Lalami, H.R., Hajialibeigi, H., Sherkati, Sh., Adabi, M.H. (2020) Tectonic evolution of the Zagros foreland basin since Early Cretaceous, SW Iran: Regional tectonic implications from subsidence analysis, Journal of Asian Earth Sciences,204,104550.
King, G. C. P., Stein, R. S. and Lin, J. (1994). Static stress changes and the triggering of earthquakes. Bull. Seism. Soc. Am., 84, 935-953.
Kissling, E. (1988) Geotomography with local earthquake data. Reviews of Geophysics, 26(4), 659-698.
McGarr, A. and Simpson, D. (1997). Keynote lecture: A broad look at induced and triggered seismicity, Rockbursts and seismicity in mines. In: S.J. Gibowicz and S. Lasocki eds., Proc. of 4th Int. Symp. On Rockbursts and Seismicity in Mines, Poland. A.A. Balkema, Rotterdam, 385-396.
Mercier, J. L., Carey-Gailhardis, E., and Sébrier, M. (1991). Palaeostress determinations from fault kinematics, application to the neotectonics of the Himalayas-Tibet and the Central Andes: Royal society publication, 337(1645).
Mezcua, J. and Rueda, J. (1994). Earthquake relative location based on waveform similarity. Tectonophysics, 233(3–4), 253-263.
Nadal-Romero, E., Vicente-Serrano, S., Lana-Renault, N., Lopez-Moreno, J.I., Regües, D., Lasanta, T., and García-Ruiz, J. (2025). Plant cover determines runoff generation in response to dry and wet conditions. Journal of Hydrology, 660, 133495.
Othman, A.T., and Amir Omar, A. (2023). Evaluation of relative active tectonics by using geomorphic indices of the Bamo anticline, Zagros Fold-Thrust Belt, Kurdistan Region of Iraq. Heliyon, 9(7), e17970.
Rastogi, B. K. (2003) Studies on Koyna and other reservoir induced earthquakes. In: Proc. National Workshop on Current Practices and Future Trends in Earthquake Geotechnical Engineering.
Roeloffs, E. A. (1988). Fault stability changes induced beneath a reservoir with cyclic variations in water level. J. Geophys. Res. 93(B3), 2107-2124.
Roeloffs, E. A., Wang, H. F., Cheung, L. S. and Haimson, B. C. (1979). Monotonic and cyclic pore pressure loading of sawcut sandstone. 20th U. S. Symposium on Rock Mechanics.
Selim, M. M., Imoto, M., and Hurukawa, N. (2002) Statistical investigation of reservoir-induced seismicity in Aswan area, Egypt. Earth Planets Space. 54, 349-356.
Sembroni, A., Reitano, R., Faccenna, C. and Callieri, P. (2024). Mediterranean Geoscience Reviews Article The geologic configuration of the Zagros Fold and Thrust Belt. Mediterranean Geoscience Reviews, 6, 61-86.
Shapiro, S. A., Kummerow, J., Dinske, C., Asch, G., Rothert, E., Erziner, J. (2006). Fluid induced seismicity guided by a continental fault: Injection experiment of 2004/2005 at the German Deep Drilling Site (KTB). Geophy. Res. Lett. 33, L01309.
Simpson, D. W., Leith, W. S. and Scholz, C. H. (1988) Two types of reservoir-induced seismicity. Bull. Seismol. Soc. Am. 78(6), 2025–2040.
Talwani, P., and Acree, S. (1985) Pore pressure diffusion and the mechanism of reservoir-induced seismicity. PAGEOPH, 122. 947-965.
Talwani, P. (1997) On the nature of reservoir-induced seismicity. PAGEOPH, 150, 473-492.
Talwani, P. (2000) Seismogenic properties of the crust inferred from recent studies of reservoir-induced seismicity – Application to Koyna. Curr. Sci., 79(9), 1327-1333.
Talwani, P., Cobb, J. S. and Schaeffer, M. F. (1999) In situ measurements of hydraulic properties of a shear zone in northwestern South Carolina. J. Geophys. Res. 104, 14993–15003.
Talwani, P., Chen, L., and Gahalaut, K. (2007). Seismogenic permeability, Ks, Solid Earth, 112(B7), B07309.
Trigo, R.M., John, T., and Real, J.C. (2002). The North Atlantic Oscillation influence on Europe: Climate impacts and associated physical mechanisms, Climate Research 20(1), 9-17.
Wells, D.L., and Coppersmith, K.J. (1994). New Empirical Relationships among Magnitude, Rupture Length, Rupture Width, Rupture Area, and Surface Displacement. Bulletin of the Seismological Society of America, 84(4), 974-1002.
Xuefei, H., Zefeng, Li., Feng., L., Junlun, Li., Huajian,Y. (2025). Real-Time Local Shear-Wave Splitting Measurement: Application to the Vicinity of the Baihetan Hydropower Plant, Bulletin of the Seismological Society of America, 115(2), 505-515.
Zhou, S. Xue, Z. Deng, F. Sun, H. Jiang, X. Zhang, X. Lu. (2010). Relationship between the evolution of reservoir-induced seismicity in space-time and the process of reservoir water body load-unloading and water infiltration—a case study of Zipingpu reservoir China. Journal of Geophysics, 53 (11), 2651-2670.
مجله ژئوفیزیک ایران
دوره 20، شماره 1
فروردین و اردیبهشت 1405
صفحه 163-189